新課標粵教版3-4選修三35電磁波的應(yīng)用1-在線瀏覽
2025-01-22 17:04本頁面
【正文】 雷達工作原理 ２．１ 雷達系統(tǒng)的組成 雷達最主要的功能是發(fā)現(xiàn)目標和測定目標的位置，它的基本組成包括三個部分，發(fā)射機，接收機和無線外加顯示器、定時器和控制系統(tǒng)等主要構(gòu)件。天線受控 制系統(tǒng)操縱使波束在空間掃描，以便搜索目標，當目標受電磁 圖１ 雷達系統(tǒng)示意圖波照射時，產(chǎn)生后向散射回波。接收機將收到的回波信號連同發(fā)射機工作時通過收發(fā)開頭漏過來的一小部分主波信號，一起進行高頻放大、中放、檢波和視頻放大、最后將視頻脈沖信號加至顯示器。這也是電磁波離開天線時的起始信號。 最常用的雷達顯 示器采用極坐標的平面顯示裝置，屏幕的中心代表雷達站所處的位置，目標以亮點顯示出來。它與正北的夾角就是目標的方位角，在實際的顯示器中都有坐標的機械刻度和電子刻度；因此能直接從顯示器上讀出有關(guān)目標的系列參數(shù)。 ２．２ 電磁波定位和測速的原理和方法： 如右圖是電磁波定位的原理圖，由 發(fā)射機 產(chǎn)生的一定調(diào)制的高頻電磁波，經(jīng)發(fā)射天線按 特定方向輻射到空間，若電磁波在空間傳播時 遇到目標，一部分高頻電磁波被反射回來，經(jīng) 過無線并且進入接收機，觀察人員通過顯示器 圖２ 雷達工作原理示意圖 在接收終端判斷有無目標及目標的性質(zhì)，且通過自動化處理，給出目標的系列參數(shù)，以明辯敵我，及時作出應(yīng)對。 現(xiàn)在我們假設(shè)空間傳播介質(zhì)是均勻的，則電磁波在這樣的空間內(nèi)傳播我們認為是勻速的；沿直線的傳播，電磁波離開天線到目標后，經(jīng)反射又回到天線所用的時間為 ，設(shè)目標距離雷達站的距離為Ｒ，則電磁波在這段時間內(nèi)所經(jīng)歷的路程為２Ｒ，根據(jù)路程的速度公式 ，則 ，其中ｃ為電磁波的傳播速度。在雷達系統(tǒng)中，我們利用多卜勒 效應(yīng)來實現(xiàn)測速的 。 [2] 多卜勒效應(yīng)有如下三種情況： １．觀察者靜止而波源運動，則有： （１），其中 為觀測頻率， 為波 源頻率， 為波速， 為波源運動速度。 ３．若觀察者和波源在同一直線上運動 （３），其中 為波源運動速度。 圖３ 電磁波受移動目標的反射 設(shè)雷達發(fā)射波長為 ，頻率為 的一段電磁波，它在空間延伸的長度為Ｄ，而其中包含的波數(shù) 為： . 若這段電磁波自左向右傳播 時，在Ｐ點遇到了目標，則在前方Ａ點的電磁波先反射回來，然后是后方的Ｂ點被反射，如果目標Ｐ是靜止的，則這段電磁波與目標的接觸時間為 ，且反射后ＡＢ點的距離也為Ｄ。因而由于目標的徑向運動 ，接收的持續(xù)時間將是 因回波信號在 AB間的波長數(shù)ｎ不變，所以持續(xù)的減少 必使頻率 的增高： （４） 由上式可知： （１）當 ，說明目標與雷達站無相對運動，回波頻率等于發(fā)射信號的頻率。 （３）當 ，說明目標遠離雷達站運動，接收頻率低于信號頻率。 ２．３雷達目標的散射截面積： 雷達發(fā)射的電磁波遇到目標時，一部分能量被目標吸收轉(zhuǎn)化為熱，另一部分在目標表面產(chǎn)生感應(yīng) 電流而重新輻射，這種重新輻射的能量，有一小部分被接收天線截獲，從而發(fā)現(xiàn)目標。 通常情況下，我們用目標的雷達截面積來表示目標對電磁波的散射能
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